哈佛研发新型硅芯片，用电流精准合成DNA

近日，哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院的研究团队在生物技术领域取得重要进展。据《自然-电子学》杂志发表的文章显示，该团队成功开发出一款基于水相环境的硅芯片，能够通过电流精确调控酶促反应来实现DNA合成。

在技术细节方面，这款新型硅芯片表面集成了64个DNA合成位点，每个位点均配置了一对同心环电极。在合成过程中，芯片内部电极通过注入电流在DNA链周边释放质子，从而降低局部pH值以触发酶促反应。同时，外部电极会同步吸收扩散的质子，避免酸性物质蔓延至相邻区域，以此保障合成过程的精确度。目前，该芯片已实现同时合成64条长度达39个核苷酸的DNA序列，创下了并行酶促DNA合成的新纪录。

长期以来，业界主要采用亚磷酰胺化学法进行大规模DNA序列合成。然而，这种传统工艺高度依赖有害的有机溶剂，且通常需要在大型集中设施内完成。相比之下，哈佛团队采用的酶法合成工艺更加贴近生物体自然构建DNA的过程，具备显著的环保优势。据现任浦项科技大学助理教授郑宇彬介绍，此项技术的灵感源自早期用于记录神经元活动的电极芯片，科研人员对表面电极进行了重新设计，使其功能从细胞操控转变为分子合成的定向控制。此外，研究团队还利用该芯片成功编码了169字节的文本数据，验证了其在DNA数据存储方面的应用潜力。

尽管该技术具备较高可行性，但在更小尺寸的高密度排列实验中仍面临一定限制。研究人员指出，这主要受制于现有的脱保护化学反应机制，而非芯片自身的电子控制性能。这一结论为后续研究明确了方向，即开发更为直接的酸驱动脱保护化学技术。据悉，该项目由哈佛大学、博德研究所及DNA Script等多家机构共同参与，未来有望在合成生物学、医学诊断以及数字信息存储等领域发挥重要作用。